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Natur schlägt Norm: Biologisch inspirierte Architektur

Foto: Hufton+Crow

Was können Gebäude von Seifenblasen, Kiefernzapfen oder Insektenflügeln lernen? Baubionik übersetzt Prinzipien der Natur in Architektur – für leichtere Konstruktionen, weniger Materialverbrauch und Gebäudetechnik, die einfacher, robuster und intelligenter funktioniert. Kann diese Vision Architektur zukunftsfit machen?

In diesem Beitrag:

  1. Natur als „Testlabor“
  2. Was Baubionik leistet
  3. Wohin sich Baubionik bewegen wird

Kerstin Dunker
Leitung Online-Redaktion CRADLE

Dies ist ein (gekürzter) Beitrag aus der aktuellen Print-Ausgabe No. 8 von CRADLE.

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Natur als „Testlabor“

Seifenblasen sind nicht dafür gemacht, 55 Meter hoch zu werden. Und doch stehen sie – als Gewächshauskuppeln in Cornwall , als gebauter Beweis, dass Leichtigkeit kein ästhetischer Trick ist, sondern Ingenieurslogik.

Eden zeigt: Stabilität muss nicht schwer sein. Die Kuppeln tragen, weil ihre Struktur einem evolutionär optimierten Prinzip folgt: Organisation schlägt Masse. Diese Logik ist der Kern der Baubionik. Sie fragt nicht „Wie sieht Natur aus?“, sondern „Wie funktioniert sie?

Eden Project zählt zu den größten Gewächshausanlagen der Welt: zwei riesige Klimahäuser für Regenwald- und Mittelmeerpflanzen. Möglich ist das durch eine ultraleichte, lichtdurchlässige Hülle und bionisch inspirierten Leichtbau nach Honigwabengeometrie. (Architektur: Grimshaw)
Foto: Hufton+Crow

Bionik ist kein romantischer Ausflug ins Grüne, sondern eine Abkürzung Richtung Effizienz. Die Natur hatte Jahrmillionen Zeit, Strategien zu erproben – nicht für Architektur, aber für dieselben Grundprobleme: Stabilität, Klima, Ressourcen, Robustheit. Sie liefert ein riesiges Archiv an Strategien: Wie lässt sich mit wenig und leichtem Material hohe Stabilität erreichen? Wie passen wir uns an wechselndes Klima an? Wie reguliert ein System Temperatur, ohne dass es ständig Energie frisst?

Gerade weil die Ergebnisse oft so organisch wirken, wird Baubionik häufig falsch eingeordnet. Baubionik ist kein Stil und keine Typologie, sondern ein Werkzeugkasten. Hier verläuft auch die Grenze zur biomorphen Architektur, die in erster Linie die Optik aus der Natur übernimmt. Professor Göran Pohl, Mitautor des Standardwerks „Bau-Bionik“, sagt es bewusst zugespitzt: „Ein bionisches Haus gibt es nicht. Übernommen werden können immer nur einzelne Funktionen aus der Natur.“

Was Baubionik leistet

Die spannendsten Fortschritte entstehen dort, wo das Bauen gerade unter Druck steht: Ressourcenverbrauch, Energiebedarf, technische Komplexität. Baubionik ist hier oft die konsequenteste Form von Ingenieursdenken. Ein Beispiel: In der Natur ist Stabilität selten eine Frage von „möglichst dick“, sondern eine Frage der Organisation. Baubionik beginnt oft genau hier – bei der Erkenntnis, dass Geometrie Material ersetzen kann. Zellartige Strukturen, Schalen, Faserverbünde, Verzweigungen sind effizient. Das Material sitzt nur dort, wo es wirkt und benötigt wird. Das spart Ressourcen. Und es ist gestalterisch spannend – weil andere Strukturen andere Räume ermöglichen.

Ähnliches gilt für Gebäudetechnologie. Viele Gebäude reagieren aufs Klima und Wetter, indem sie Systeme addieren: Sensorik, Motorik, Steuerung, Wartung. Das bionisch inspirierte Verschattungssystem Solar Gate setzt cleverer an: Schuppenartige Module, die sich je nach Wetter automatisch öffnen und schließen – komplett ohne Strom, allein über Materialverhalten. Das Prinzip stammt aus der Natur, die Umsetzung ist Forschungs- und Ingenieursarbeit.

Verschattungssystem „Solar Gate“
Das adaptive, selbstanpassende Verschattungssystem „Solar Gate“ unterstützt die Klimaregulierung von Gebäuden.
Foto: ICD/IntCDC/Universität Stuttgart

Verschattungssystem Solar Gate − von Kiefernzapfen inspiriert

Forscher der Universitäten Stuttgart und Freiburg haben unter der Leitung von Prof. Menges ein Verschattungssystem entwickelt, das von der Natur inspiriert wurde. Die Beschattungselemente passen sich selbstständig an das Wetter an, öffnen und schließen sich automatisch − ganz ohne Strom. Hier zeigen wir, wie das innovative System funktioniert »

Das Großartige an Baubionik ist: Sie ermöglicht uns, wissenschaftlich außerhalb des eigenen Feldes zu denken. So entstehen alternative Konzepte und Wirkprinzipien für Bautechnik und Architektur.

Prof. Achim Menges

Ebenfalls von den Universitäten Stuttgart und Freiburg entwickelt wurde das System FlectoLine. Es erzählt dieselbe Grundidee – aber mit einer anderen Pointe: Wie bewege ich ein Bauteil ohne klassische Gelenke, die verschleißen, klemmen oder wartungsintensiv werden? Die Antwort lautet: über elastische Verformung nach biologischen Vorbildern. Das ist keine Absage an Technik, sondern an unnötige Komplexität. Denn jedes zusätzliche Bauteil muss geplant,
betrieben und gewartet werden.

Die Verschattungselemente von FlectoLine bewegen sich verschleißarm über elastische Verformung – ohne Scharniere. Der Mechanismus wurde adaptiert von den Fangblättern der Wasserfalle (einer fleischfressenden Wasserpflanze) und den Flügeln der Streifenwanze.

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Wohin sich Baubionik bewegen wird

Wenn man Baubionik auf eine Zukunftsformel bringen will, dann so: klimaneutraler, effizienter, robuster, mit weniger technischem Ballast. Nicht, weil Natur per se „besser“ ist, sondern weil sie Lösungen bevorzugt, die mit wenig Ressourcen auskommen und sich an reale Bedingungen anpassen. Dieses Ideenreservoir wird dort wertvoll, wo wir am meisten verlieren: bei Material, Energie und Komplexität.

Die Voraussetzungen werden gerade besser: Digitale Planung und Simulation beschleunigen das Testen. Robotik und additive Fertigung machen Strukturen herstellbar, die früher zu komplex waren – genau das zeigen die Stuttgarter Leichtbauforschungsprojekte. Dazu kommt ein neuer Druck auf Material-, Ressourcen- und Energieeffizienz. Kreislauffähigkeit wird zur Konstruktionsfrage: Wie entwirft man Bauteile so, dass sie trennbar, reparierbar, wiederverwendbar sind? Natur denkt in Stoffströmen – Baubionik kann helfen, diese Logik konstruktiv zu übersetzen.

Am Ende bleibt eine einfache, unbequeme These: Die Natur ist nicht deshalb interessant, weil sie schön ist, sondern weil sie effizient ist. Wer Baubionik ernst nimmt, kopiert nicht Formen. Er übernimmt Prinzipien – und akzeptiert, dass daraus andere Gebäude entstehen: leichter, robuster, einfacher im Betrieb. Nicht als Zukunftsmusik, sondern als sehr konkrete Strategie für das, was wir heute für ein zukunftsfittes Morgen bauen

Bei uns in Deutschland entstehen viele Innovationen. Aber wir müssen schneller und mutiger in der Umsetzung werden.

Prof. Göran Pohl

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Werfen Sie hier einen Blick in unsere aktuelle Titelreportage über die Kuppelbauten von Hormus » (Titelbild)

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